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直升机吊舱姿态变化对电磁场测量的影响规律及其校正方法研究

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地球物理学报 2014年第4期57卷 1310-1321页

作者：曲昕馨李桐林王飞吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

在直升机航空电磁法中,吊舱的姿态变化(如摆动、倾斜、偏航等)会使磁偶极子相对正常飞行时在方向和位置上发生变化,使得接收线圈处的电磁响应产生误差.传统的基于重叠偶极模型的姿态校正方法只考虑了磁偶极子方向上的变化,而忽略了磁偶... 详细信息

在直升机航空电磁法中,吊舱的姿态变化(如摆动、倾斜、偏航等)会使磁偶极子相对正常飞行时在方向和位置上发生变化,使得接收线圈处的电磁响应产生误差.传统的基于重叠偶极模型的姿态校正方法只考虑了磁偶极子方向上的变化,而忽略了磁偶极子位置上的变化,因此校正效果受到了一定的限制.本文分析了五种不同电性参数的均匀半空间模型中线圈系在姿态变化前后的电磁响应比,进而提出了一种新的姿态校正方法,该方法综合考虑了磁偶极子方向和位置变化对姿态变化前后的电磁响应比的影响,并推导出总姿态变化电磁响应比与方向和位置单独变化时电磁响应比的乘积近似成固定比例关系.为了验证本文提出的总姿态校正方法,本文分别使用本方案及基于重叠偶极模型的姿态校正方法对五组具有代表性的合成数据进行了校正.对比结果表明,本文的总姿态校正方法较之重叠偶极姿态校正方法能较大地提高校正精度.

关键词：直升机航空电磁法姿态校正方向变化位置变化总姿态校正

旋转式航空重力梯度仪动态测量误差传递模型与事后误差补偿

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地球物理学报 2022年第3期65卷 1125-1134页

作者：程一李桐林周帅吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

航空重力梯度测量技术可快速、高效地完成面积性重力梯度数据采集工作,在矿产资源勘查、军事目标探测等诸多科学领域具有广泛的应用.而航空重力梯度动态测量误差补偿方法是重力梯度动态测量数据处理中的一项重要工作.本文首先对旋转式... 详细信息

航空重力梯度测量技术可快速、高效地完成面积性重力梯度数据采集工作,在矿产资源勘查、军事目标探测等诸多科学领域具有广泛的应用.而航空重力梯度动态测量误差补偿方法是重力梯度动态测量数据处理中的一项重要工作.本文首先对旋转式重力梯度仪误差传递机理进行了定量分析,在综合考虑重力梯度仪系统非理想因素相互作用的情况下,建立了多种非理想因素与外部动态运动参数相耦合的误差传递模型;其次,提出了基于数据驱动的深度学习方法对航空动态测量误差进行补偿,并基于误差传递传递模型建立仿真数据样本集验证了方法的有效性;最后,通过航空重力梯度仪实测数据的处理和应用,验证了本文建立事后误差补偿方法的泛化性,进一步验证了本文建立方法在航空动态测量噪声抑制中的实用性,为航空重力梯度动态测量数据的处理提供技术储备.

关键词：重力梯度仪误差传递模型事后误差补偿深度学习

三维重力、重力梯度和大地电磁数据的平滑聚焦结构约束联合反演

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地球物理学报 2022年第5期65卷 1822-1838页

作者：何浩源李桐林张镕哲朱威吉林大学地球探测科学与技术学院长春130012 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所自然资源部地球物理电磁法探测技术重点实验室廊坊065000

多种地球物理数据联合反演解释能够显著提高勘探分辨率,近年来,基于交叉梯度结构约束的联合反演得到了广泛研究.该方法有效克服了单一方法反演易受多解性影响和不同方法反演结果结构不一致等问题,已成为目前最流行的联合反演技术之一.... 详细信息

多种地球物理数据联合反演解释能够显著提高勘探分辨率,近年来,基于交叉梯度结构约束的联合反演得到了广泛研究.该方法有效克服了单一方法反演易受多解性影响和不同方法反演结果结构不一致等问题,已成为目前最流行的联合反演技术之一.传统的重力和大地电磁联合反演常因重力纵向分辨能力弱,导致密度模型可靠性较低,进而使联合反演结果有失准确.因此,本文在重力数据的基础上加入了包含更多高频信息的重力梯度数据,以更好地恢复出地下密度结构,进而提高联合反演的分辨率.同时,本文又提出了一种平滑聚焦的正则化方法,并将其应用于重力、重力梯度和大地电磁数据的三维联合反演中.平滑聚焦正则化法是平滑和聚焦正则化方法的结合,它既能保证异常体轮廓在大尺度上的光滑性,减少局部假异常,又能捕捉反演解的小尺度细节,增强反演结果的稀疏性,得到尖锐的异常体边界.通过设置聚焦强度阈值避免了聚焦和平滑聚焦反演中存在的过度聚焦问题.此外,为了减弱交叉梯度结构约束对反演模型向真实模型迭代的限制,本文还提出了一种间断式联合的交叉梯度联合反演新策略,令单独反演和联合反演交替进行.模型试算结果表明:重力梯度信息的加入有效提高了密度模型的可靠性,从而改善了联合反演的效果;平滑聚焦正则化法使大地电磁的反演结果更加准确,提高了电阻率模型的可靠性;间断式联合的反演策略既保证了交叉梯度法的结构相似约束,又能让迭代模型响应向观测数据充分拟合,使联合反演结果更还原真实模型.

关键词：重力和重力梯度法大地电磁法交叉梯度联合反演平滑聚焦正则化聚焦强度阈值间断式联合策略

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基于OpenMP+MPI的2.5维电磁场正演并行化方法

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石油地球物理勘探 2015年第1期50卷 170-176,20页

作者：白洪涛范翠松李昂何丽莉李桐林吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春130026 吉林大学公共计算机教学与研究中心吉林长春130012 吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室吉林长春130012 中国地质调查局天津地质调查中心天津300170 吉林大学计算机科学与技术学院吉林长春130012

针对2.5维复电阻率电磁场正演串行算法的效率瓶颈,研究了一种基于OpenMP+MPI的混合计算并行化方法。将波数域分解到计算机集群的各节点上,采用MPI对各波数进行并行运算;在各节点内部,对复双共轭梯度法求解线性方程组的过程采用OpenMP并... 详细信息

针对2.5维复电阻率电磁场正演串行算法的效率瓶颈,研究了一种基于OpenMP+MPI的混合计算并行化方法。将波数域分解到计算机集群的各节点上,采用MPI对各波数进行并行运算;在各节点内部,对复双共轭梯度法求解线性方程组的过程采用OpenMP并行运算。波数等间隔分配到各集群节点,以利负载均衡;集群节点读取各自的模型参数,MPI群集传递当前波数的计算结果,以降低通信开销。不同类型和规模算例的实验结果表明,该并行方法不仅能够达到与串行方法等同的精度,而且获得了接近线性的加速比。

关键词： 2.5维复电阻率电磁场正演波数分解并行计算混合计算

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海陆电磁噪声与滩海大地电磁测深研究

基于混合阶矢量基函数的海洋可控源电磁三维谱元法数值模拟

2001年

作者：李桐林等

本书共分四章。内容包括：滩海阵列大地电磁测深仪及其在50万V超高压输电线产生的电磁噪声研究中的应用；海洋的电磁效应；滩海大地电磁测深的理论和技术及数据处理；辽河滩海大地电磁测深地质解释。

ISBN: (纸本)7116033963

关键词：海洋测量学科:电磁测量学科:噪声测量学科:研究大地测量电磁测量噪声测量

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地球物理学报 2019年第1期62卷 343-353页

作者：陈汉波李桐林熊彬王者江吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 桂林理工大学地球科学学院桂林541004

在前人工作的基础上,本文推导了电导率任意各向异性介质的海洋可控源电磁三维谱元法正演方程.采用一次场/二次场分离算法结合混合阶矢量基函数,可以有效避免源点的奇异性的影响,从而提高数值解的精度.采用任意六面体单元离散研究区域,... 详细信息

在前人工作的基础上,本文推导了电导率任意各向异性介质的海洋可控源电磁三维谱元法正演方程.采用一次场/二次场分离算法结合混合阶矢量基函数,可以有效避免源点的奇异性的影响,从而提高数值解的精度.采用任意六面体单元离散研究区域,有利于模拟复杂地形和地电结构.利用不完全LU分解的Induced Dimension Reduction(IDR(s))迭代算法求解线性方程组,有效地提高了求解的效率.设计典型的地电模型进行正演计算,并将计算结果与有限元解进行对比,对比结果表明本文提出的基于混合阶矢量基函数的海洋可控源电磁三维谱元数值模拟算法是正确的、有效的.本文算法具有良好的通用性,可推广用于电导率呈任意各向异性的陆地电磁、井中电磁等数值模拟研究.

关键词：海洋可控源电磁法谱元法混合阶矢量基函数各向异性正演

基于时频分析与分数阶最优控制网络的地震数据噪声压制

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地球物理学报 2023年第4期66卷 1718-1731页

作者：邵丹李桐林韩立国李月吴宁吉林大学地球探测科学与技术学院长春130000 吉林大学通信工程学院长春130000

在复杂的地表环境,地震勘探采集到的实际地震资料信噪比较低,分辨率较差,接收的噪声能量较强,与有效信号存在频谱的重叠.常规的消噪手段很难在保证有效信号幅值的同时,还兼顾噪声压制的效果.本文采用基于分数阶最优控制(Fractional Opti... 详细信息

在复杂的地表环境,地震勘探采集到的实际地震资料信噪比较低,分辨率较差,接收的噪声能量较强,与有效信号存在频谱的重叠.常规的消噪手段很难在保证有效信号幅值的同时,还兼顾噪声压制的效果.本文采用基于分数阶最优控制(Fractional Optimal Control)理论建立的深度学习神经网络——FOCNet来压制地震数据噪声,并恢复微弱同相轴.不同于传统深度学习网络(DCNN)算法大多为基于经验的网络设计,FOCNet具有坚实的数理基础,它从动态系统的最优控制角度阐述了网络的原理,并采用长期记忆的方式增强了网络的稳定性,提高了系统对噪声的消减能力.针对地震数据有效信号在低频带与噪声重叠严重,且FOCNet对数据中、高频信息保留更好这一情况,本文提出了一种基于理想时频分析与FOCNet相结合的算法(TF-FOCNet)来压制地震噪声,提取有效信号.该算法通过理想时频分析,针对性的提取信噪重叠的低频目标数据成分,并与数据的中、高频成分一起送入网络中进行处理并融合,完成噪声的压制,增强了低频信息的保留能力.模拟及实际的实验结果验证了算法在随机噪声、面波压制及微弱信号恢复上的有效性和优越性.

关键词：分数阶微分方程最优控制时频分析噪声压制

基于重力梯度结构张量特征值斜导数边界识别方法及其在南海的应用

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地球物理学报 2018年第6期61卷 2494-2507页

作者：戴伟铭黄大年李桐林张功成吉林大学地球探测科学与技术学长春130026 中海油研究总院北京100027

边界识别对地质构造解释具有十分重要的意义,其可以指出地下断层、接触带和其他构造单元的边界位置.现有的边界识别滤波器大多数基于重力梯度数据及其水平和垂直导数.然而,这些传统方法具有一定的局限性,对噪音的敏感,且不能有效的均衡... 详细信息

边界识别对地质构造解释具有十分重要的意义,其可以指出地下断层、接触带和其他构造单元的边界位置.现有的边界识别滤波器大多数基于重力梯度数据及其水平和垂直导数.然而,这些传统方法具有一定的局限性,对噪音的敏感,且不能有效的均衡深浅异常的振幅,尤其是当测量异常中同时出现正异常和负异常将产生假的边界结果,对后期构造解释带来误导.针对传统方法的缺点,本文提出Tilt-Eigen边界识别方法,利用重力梯度结构张量矩阵特征值通过倾斜角计算结果的最大值实现边界识别.通过理论模型试验,该方法不仅能均衡深部浅部振幅异常的边界,避免引入额外的虚假边界异常,且识别的边界结果更加准确、收敛.将Tilt-Eigen方法用于南海实际重力数据处理,获得了20条比较清晰的边界结果.根据这些边界结果,本文推断红河断裂往ES方向延伸到南海南部区域后,开始朝正南方向延伸,与越东万安断裂相连接;推断出南沙海槽东北部为古南海缝合带,而其西南部并不是缝合带,缝合带位于其南侧的文莱沙巴附近;将南海分为8个地质构造单元.

关键词：结构张量特征值边界识别红河断裂延伸古南海缝合带南海构造分区

考虑激发极化效应的瞬变电磁一维Occam反演

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吉林大学学报（地球科学版） 2017年第4期47卷 1278-1285页

作者：陈帅李桐林张镕哲吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电... 详细信息

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算,并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程,能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数,实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后,建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析,结果表明,在激发极化效果明显的低阻高极化地层中,复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明,瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果,也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。

关键词：瞬变电磁法激电效应 Cole-Cole模型 Occam反演